By hoppt
Според пишувањата на странските медиуми, нано инженерите од Универзитетот во Калифорнија во Сан Диего развиле сепаратор за батерии кој може да делува како бариера помеѓу катодата и анодата за да спречи испарување на гасовитиот електролит во батеријата. Новата дијафрагма спречува акумулација на внатрешниот притисок на бурата, а со тоа спречува отекување и експлозија на батеријата.
Водачот на истражувањето, Џенг Чен, професор по наноинженерство на Факултетот за инженерство Џејкобс на Универзитетот во Калифорнија, Сан Диего, рече: „Со заробување на молекулите на гасот, мембраната може да дејствува како стабилизатор за испарливи електролити“.
Новиот сепаратор може да ги подобри перформансите на батеријата при ултра ниски температури. Батеријата што ја користи дијафрагмата може да работи на минус 40°C, а капацитетот може да биде до 500 милиампер часови по грам, додека комерцијалната дијафрагма батерија има речиси нула моќност во овој случај. Истражувачите велат дека дури и ако не се користи два месеци, капацитетот на ќелиите на батеријата е сè уште висок. Оваа изведба покажува дека дијафрагмата исто така може да го продолжи рокот на складирање. Ова откритие им овозможува на истражувачите да ја постигнат својата цел понатаму: да произведат батерии кои можат да обезбедат електрична енергија за возила во ледени средини, како што се вселенски летала, сателити и бродови на длабоко море.
Ова истражување се заснова на студија во лабораторијата на Јинг Ширли Менг, професор по наноинженерство на Универзитетот во Калифорнија, Сан Диего. Ова истражување користи одреден електролит од течен гас за да развие батерија која може да одржува добри перформанси во средина минус 60°C за прв пат. Меѓу нив, електролитот на течен гас е гас кој се втечнува со притисок и е поотпорен на ниски температури од традиционалните течни електролити.
Но, овој вид на електролит има дефект; лесно се менува од течност во гасна. Чен рече: „Овој проблем е најголемиот безбедносен проблем за овој електролит“. Притисокот треба да се зголеми за да се кондензираат молекулите на течноста и да се одржи електролитот во течна состојба за да се користи електролитот.
Лабораторијата на Чен соработуваше со Менг и Тод Паскал, професор по наноинженерство на Универзитетот во Калифорнија, Сан Диего, за да го реши овој проблем. Со комбинирање на експертизата на компјутерските експерти како што е Паскал со истражувачи како Чен и Менг, развиен е метод за втечнување на испарениот електролит без брзо да се изврши преголем притисок. Персоналот споменат погоре е поврзан со Центарот за наука и инженерство за истражување на материјали (MRSEC) на Универзитетот во Калифорнија, Сан Диего.
Овој метод се позајмува од физички феномен во кој молекулите на гас спонтано се кондензираат кога се заробени во мали простори со нано размери. Овој феномен се нарекува капиларна кондензација, поради што гасот може да стане течен при помал притисок. Истражувачкиот тим го искористи овој феномен за да конструира сепаратор за батерии што може да го стабилизира електролитот во батериите со ултра ниска температура, електролит на течен гас направен од гас флуорометан. Истражувачите користеле порозен кристален материјал наречен метало-органска рамка (MOF) за да ја создадат мембраната. Уникатната работа за MOF е тоа што е полн со ситни пори, кои можат да ги заробат молекулите на гасот на флуорометан и да ги кондензираат при релативно низок притисок. На пример, флуорометанот обично се собира на минус 30°C и има сила од 118 psi; но ако се користи MOF, притисокот на кондензација на порозниот при иста температура е само 11 psi.
Чен рече: „Овој MOF значително го намалува притисокот потребен за работа на електролитот. Затоа, нашата батерија може да обезбеди голема количина на капацитет при ниски температури без деградација“. Истражувачите тестирале сепаратор базиран на MOF во литиум-јонска батерија. . Литиум-јонската батерија се состои од флуоројаглеродна катода и литиум метална анода. Може да го наполни со гасовит флуорометан електролит при внатрешен притисок од 70 psi, далеку помал од притисокот потребен за втечнување на флуорометан. Батеријата сè уште може да одржува 57% од капацитетот на собна температура на минус 40°C. Спротивно на тоа, при иста температура и притисок, моќта на комерцијална мембранска батерија која користи гасовит електролит што содржи флуорометан е речиси нула.
Микропорите базирани на сепараторот MOF се клучни бидејќи овие микропори можат да задржат повеќе електролити да течат во батеријата дури и при намален притисок. Комерцијалната дијафрагма има големи пори и не може да задржи гасовити електролитни молекули под намален притисок. Но, микропорозноста не е единствената причина зошто дијафрагмата работи добро во овие услови. Дијафрагмата дизајнирана од истражувачите, исто така, им овозможува на порите да формираат континуиран пат од едниот до другиот крај, со што се осигурува дека јоните на литиум можат слободно да течат низ дијафрагмата. Во тестот, јонската спроводливост на батеријата што ја користи новата дијафрагма на минус 40°C е десет пати поголема од онаа на батеријата што користи комерцијална дијафрагма.
Тимот на Чен моментално тестира сепаратори базирани на MOF на други електролити. Чен рече: „Видовме слични ефекти. Со користење на овој MOF како стабилизатор, различни електролитни молекули може да се адсорбираат за да се подобри безбедноста на батериите, вклучувајќи ги и традиционалните литиумски батерии со испарливи електролити“.
одговорете во рок од 6 часа, сите прашања се добредојдени!
